JP2000332172A - 折りたたみ式ひれ状のヒートシンク及びそれを用いた熱交換器 - Google Patents

折りたたみ式ひれ状のヒートシンク及びそれを用いた熱交換器

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 中心軸の周りの渦巻き流路に空気を強制通流
させるサーキュラファンを用いた熱交換器に使用するた
めの新規で且つ改良されたヒートシンクを提供する。 【解決手段】 ヒートシンク２２は、中心軸３４の周り
の渦巻き流路に空気を強制通流させるサーキュラファン
１２を用いた熱交換器１０に使用される。ヒートシンク
２２は、中心軸３４の周りの渦巻き流路に配置された複
数の熱交換区分４２を備えている。各熱交換区分４２
は、ほぼ平行離間されたひれ４８を形成する交互の山部
４４及び谷部４６へと折りたたまれた熱伝導性シートを
含む。熱交換区分４２は、各区分のひれ４８が隣接区分
のひれ４８とある角度になるように方向付けされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、熱交換器
のような冷却装置に係り、より詳細には、中央処理ユニ
ット（ＣＰＵ）のような集積回路チップ部品を冷却する
のに特に使用されるヒートシンクに係る。
【０００２】
【従来の技術】種々の産業、例えば、コンピュータ産業
においては、マイクロプロセッサ又は半導体のような部
品を冷却するために、低コスト・高性能の熱交換器が必
要とされる。多くの半導体は多量の熱を発生し、従っ
て、熱を除去しないと、回復不能なダメージを被る。そ
こで、半導体から熱を取り去りそして大気中へ放出する
ために、ヒートシンクを用いた熱交換器が使用されてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体に使用される１
つの形式のヒートシンクは、簡単なアルミニウムの押出
成形品を半導体にネジ止め又はクランプするだけのもの
である。この押出成形品は、通常、半導体に接触する平
らな底面プレートと、このプレートから櫛状に延びた複
数のひれ即ち平行突出部とを有する。このような押出成
形品は、ひれの高さがその厚みによって制限される等の
多数の制約を有する。１平方インチ当たりのひれの数
は、厚み及び高さによって制限される。ひれの密度に関
するこのような制限は、熱除去効率を低下させる。
【０００４】ファン付き熱交換器に特に使用するための
著しく改善されたヒートシンクが設計されている。この
ヒートシンクは、「折りたたみ式ひれ」構成を使用し、
折りたたまれたひれが熱伝導性プレートにクランプ又は
接着されてヒートシンクを形成する。より詳細には、折
りたたみ式ひれ状のヒートシンクは、アルミニウム又は
他の熱伝導性材料のシートを波状パターンに折りたた
み、一連の交互の山と谷を形成することによって作られ
る。折りたたみ式のひれは、冷却されるべき基板に直接
配置されるか、又は個別の導電性ベースプレートに配置
されて、ヒートシンクを形成する。この折りたたみ式の
ひれ構成は、熱伝導率が高く、表面積が非常に大きく、
そしてコストが抑えられる。大きな表面積の利点を活用
することにより、工業規格の熱仕様を満足するのに低い
空気流量でよくなる。
【０００５】本発明は、空気の背圧を減少しそしてヒー
トシンクの効率を向上する改良された折りたたみ式ひれ
状の熱交換器に向けられる。本発明は、ファン付き熱交
換器に特に適用されるもので、改良されたヒートシンク
は、ファンの回転数を減少し、ひいては、ファンノイズ
を低減することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】従って、本発明の目的
は、中心軸の周りの渦巻き流路に空気を強制通流させる
サーキュラファンを用いた熱交換器に使用するための新
規で且つ改良されたヒートシンクを提供することであ
る。本発明の別の目的は、サーキュラファンと共にヒー
トシンクを含む熱交換器を提供することである。
【０００７】本発明のヒートシンクは、中心軸の周りで
サーキュラファンの渦巻き流路に配置された複数の熱交
換区分を備えている。各熱交換区分は、ほぼ平行離間さ
れたひれを形成する交互の山部及び谷部へと折りたたま
れた熱伝導性シートを含む。又、熱交換区分は、各区分
のひれが隣接区分のひれとある角度になるように方向付
けされる。
【０００８】一般的に、各熱交換区分の少なくとも１つ
のひれは、渦巻き状空気流路の軸付近の点から外方に放
射状に延びる。熱交換区分は、全体的に長方形である。
又、熱交換区分は、ほぼ方形であり、４つの区分が空気
の流路を４つの象限に分割する。各熱交換区分のひれ
は、その隣接区分のひれに対してほぼ垂直である。更
に、各熱交換区分の山部は両端を有し、その両端の中間
にそこから離間されて欠切部が形成される。これらの欠
切部は、ひれを通る空気の流れを改善する。特に、空気
は、欠切部を通り、ひれの両側に流れる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の他の目的、特徴及び効果
は、添付図面を参照した以下の詳細な説明から明らかと
なろう。添付図面の図１及び２を参照すれば、本発明の
熱交換器１０は、サーキュラファン１２を備え、そこか
らリード線１４が延びて電気コネクタ１６に終端されて
いる。ファンは、ハウジングベース１８に取り付けら
れ、そしてカバー２０がファンの上に配置される。ヒー
トシンク２２は、ハウジングベース１８内に取り付けら
れる。ヒートシンク２２は、導電性ベースプレート２４
に固定され、ベースプレート２４は、その下面に熱イン
ターフェイス２６を有する。或いは、ヒートシンク２２
は、導電性エポキシで導電性ベースプレート２４に接着
することもできる。更に、一対のスプリング２８を用い
て、中央処理ユニットのチップ（図示せず）のような集
積回路チップの上部に熱交換器が取り付けられる。
【００１０】より詳細には、サーキュラファン１２は、
ハウジングベース１８から上方に突出する４本の取付ポ
スト２９によりハウジングベース１８に取り付けられ
る。サーキュラファン１２は、サーキュラファンブレー
ド組立体３０を含み、半径方向に延びたファンブレード
３０ａが中心軸３４の周りで回転され、渦巻き流路にお
いて矢印Ａ（図２）の方向に下方に空気を強制通流させ
る。カバー２０は、サーキュラファン１２のハウジング
上部にスナップ嵌合される。
【００１１】ヒートシンク２２は、ハウジングベース１
８の上壁３６と導電性ベースプレート２４との間にサン
ドイッチされる。より詳細には、ハウジングベース１８
は、ほぼ方形であり、４本の垂下する脚３８を含む。こ
れらの脚３８は、その遠方端に傾斜したフック４０を有
する。導電性ベースプレート２４の角は、脚３８の傾斜
フック４０の後方にスナップ係合し、ヒートシンク２２
を導電性ベースプレート２４とハウジングベース１８の
上壁３６との間にクランプする。
【００１２】図１及び２と共に図３ないし６を参照すれ
ば、ヒートシンク２２は、複数の熱交換区分４２を備え
ている。各熱交換区分４２は、ほぼ平行離間されたひれ
４８を形成するように交互の山部４４及び谷部４６へと
折りたたまれた熱伝導性シートで形成される。一般的
に、ヒートシンク２２の熱交換区分４２は、各区分のひ
れ４８がその隣接区分のひれ４８とある角度になるよう
に方向付けされる。折りたたまれたシートの材料は、ア
ルミニウム又は銅である。
【００１３】より詳細には、熱交換区分４２は、全体的
に長方形である。好適な実施形態では、熱交換区分がほ
ぼ方形であり、そして三次元的観点では、各熱交換区分
４２がほぼ立体であることが明らかである。４つのこの
ような方形又は立体の熱交換区分は、各熱交換区分のひ
れ４８が隣接熱交換区分のひれ４８にほぼ垂直となるよ
うに、導電性ベースプレート２４に接着又は組み立てら
れる。４つの全熱交換区分は、サーキュラファン１２の
軸３４（図２）に一致する中心点５０に合流される。最
も外側の山部４４は、ほぼ中心線に沿って長手方向に切
断され、上部フランジ５２を形成する。このフランジ
は、隣接熱交換区分の山部４４の端に当接する。更に、
谷部４６は、平らな導電性プレート２４に圧接される平
坦面を形成するように平らにされる。
【００１４】ヒートシンク２２の４つの方形の熱交換区
分４２は、サーキュラファン１２からの渦巻き状空気流
路を４つの象限に分割する。各象限における熱交換区分
４２のひれ４８は、隣接する象限のひれ４８に対してほ
ぼ垂直に延び、従って、中心軸３４の周りに半径方向流
路を形成する。熱交換区分４２のひれ４８は、厳密に
は、中心軸３４の周りの半径上にはないが、各熱交換区
分４２により画成される各象限は、中心軸の周りに異な
る角度で一群の直線状のひれを含み、サーキュラファン
１２の回転ファンブレードからの空気流量を最大にす
る。複数の熱交換区分のこの構成により、全空気流路に
わたり並列ひれの配列体に対する空気流量が増加され
る。半径方向ひれを集群で使用することにより、ファン
速度及びノイズを減少できるか、又は所定速度において
空気流量を高めることができる。
【００１５】更に、図３に最も良く示されたように、各
熱交換区分４２の各山部４４は、各山部の両端の中間に
欠切部５４を含む。これらの欠切部５４は、ひれ４８を
通る空気の流れを改善する。換言すれば、欠切部５４
は、山部の内側に沿って全てのひれ４８の両側に空気を
流せるようにする。本発明は、その精神又は範囲から逸
脱せずに、上記とは異なる形態で実施できることが明ら
かである。それ故、上記実施形態は、本発明を単に例示
するものに過ぎず、本発明は、これに限定されるもので
はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のヒートシンクを組み込んだ熱交換器を
示す上方斜視図である。
【図２】図１のヒートシンクの分解斜視図である。
【図３】熱交換器から取り外したヒートシンクの上方斜
視図である。
【図４】ヒートシンクの上面図である。
【図５】ヒートシンクの側面図である。
【図６】ヒートシンクの熱交換区分を示す下方斜視図で
ある。

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中心軸３４の周りの渦巻き流路に空気を
    強制通流させるサーキュラファン１２を用いた熱交換器
    １０に使用するためのヒートシンク２２において、 中心軸３４の周りの渦巻き流路に配置された複数の熱交
    換区分４２を備え、 各熱交換区分４２は、ほぼ平行離間されたひれ４８を形
    成する交互の山部４４及び谷部４６へと折りたたまれた
    熱伝導性シートを含み、そして上記熱交換区分４２は、
    各区分のひれ４８が隣接区分のひれ４８とある角度にな
    るように方向付けされたことを特徴とするヒートシンク
    ２２。
  2. 【請求項２】 各熱交換区分４２の少なくとも１つのひ
    れ４８は、中心軸３４付近の点から外方に放射状に延び
    る請求項１に記載のヒートシンク２２。
  3. 【請求項３】 上記熱交換区分４２は、ほぼ長方形であ
    る請求項１に記載のヒートシンク２２。
  4. 【請求項４】 上記熱交換区分４２は、ほぼ方形である
    請求項１に記載のヒートシンク２２。
  5. 【請求項５】 各熱交換区分４２のひれ４８は、隣接区
    分のひれに対してほぼ垂直である請求項１に記載のヒー
    トシンク２２。
  6. 【請求項６】 ４つの熱交換区分４２が空気の流路を４
    つの象限に分割する請求項１に記載のヒートシンク２
    ２。
  7. 【請求項７】 上記山部４４は、両端を有し、そしてそ
    の両端の中間でそこから離間された欠切部５４を含む請
    求項１に記載のヒートシンク２２。
  8. 【請求項８】 中心軸３４の周りの渦巻き流路に空気を
    強制通流させるサーキュラファン１２を用いた熱交換器
    １０に使用するためのヒートシンク２２において、 中心軸３４の周りの渦巻き流路に配置された複数のほぼ
    長方形の熱交換区分４２を備え、 各熱交換区分４２は、ほぼ平行離間されたひれ４８を形
    成する交互の山部４４及び谷部４６へと折りたたまれた
    熱伝導性シートを含み、そして上記熱交換区分４２は、
    各区分のひれ４８が隣接区分のひれ４８とほぼ垂直にな
    るように方向付けされたことを特徴とするヒートシンク
    ２２。
  9. 【請求項９】 上記熱交換区分４２は、ほぼ方形である
    請求項８に記載のヒートシンク。
  10. 【請求項１０】 各熱交換区分４２の少なくとも１つの
    ひれ４８は、中心軸３４付近の点から外方に放射状に延
    びる請求項９に記載のヒートシンク２２。
  11. 【請求項１１】 ４つの熱交換区分４２が空気の流路を
    ４つの象限に分割する請求項８に記載のヒートシンク２
    ２。
  12. 【請求項１２】 上記山部４４は、両端を有し、そして
    その両端の中間でそこから離間された欠切部５４を含む
    請求項８に記載のヒートシンク２２。
  13. 【請求項１３】 中心軸３４の周りの渦巻き流路に空気
    を強制通流させるサーキュラファン１２を用いた熱交換
    器１０に使用するためのヒートシンク２２において、 中心軸３４の周りの渦巻き流路に配置された複数の熱交
    換区分４２を備え、 各熱交換区分４２は、複数のほぼ平行離間されたひれ４
    ８を含み、そして上記熱交換区分４２は、各区分のひれ
    ４８が隣接区分のひれ４８とある角度になるように方向
    付けされたことを特徴とするヒートシンク２２。
  14. 【請求項１４】 各熱交換区分４２の少なくとも１つの
    ひれ４８は、中心軸３４付近の点から外方に放射状に延
    びる請求項１３に記載のヒートシンク２２。
  15. 【請求項１５】 上記熱交換区分４２は、ほぼ長方形で
    ある請求項１３に記載のヒートシンク２２。
  16. 【請求項１６】 上記熱交換区分４２は、ほぼ方形であ
    る請求項１５に記載のヒートシンク２２。
  17. 【請求項１７】 各熱交換区分４２のひれ４８は、隣接
    区分のひれに対してほぼ垂直である請求項１３に記載の
    ヒートシンク２２。
  18. 【請求項１８】 ４つの熱交換区分４２が空気の流路を
    ４つの象限に分割する請求項１３に記載のヒートシンク
    ２２。
  19. 【請求項１９】 ハウジング１８と、 中心軸３４の周りの渦巻き流路に空気を強制通流させる
    ためにハウジング１８に取り付けられたサーキュラファ
    ン１２と、 ヒートシンク２２とを備え、このヒートシンクは、中心
    軸３４の周りの渦巻き流路に配置された複数の熱交換区
    分４２を含み、各熱交換区分４２は、ほぼ平行離間され
    たひれ４８を形成する交互の山部４４及び谷部４６へと
    折りたたまれた熱伝導性シートを含み、そして上記熱交
    換区分４２は、各区分のひれ４８が隣接区分のひれ４８
    とある角度になるように方向付けされたことを特徴とす
    る熱交換器１０。
  20. 【請求項２０】 上記熱交換区分４２は、導電性ベース
    プレート２４の上部に取り付けられる請求項１９に記載
    の熱交換器１０。
  21. 【請求項２１】 ハウジング１８とベースプレート２４
    との間に作動的に関連されて、それらの間に熱交換区分
    ４２をクランプするためのクランプ手段３８、４０を更
    に含む請求項２０に記載の熱交換器１０。
  22. 【請求項２２】 各熱交換区分４２の少なくとも１つの
    ひれ４８は、中心軸３４付近の点から外方に放射状に延
    びる請求項２０に記載の熱交換器１０。
  23. 【請求項２３】 上記熱交換区分４２は、ほぼ長方形で
    ある請求項２０に記載の熱交換器１０。
  24. 【請求項２４】 上記熱交換区分４２は、ほぼ方形であ
    る請求項２３に記載の熱交換器１０。
  25. 【請求項２５】 各熱交換区分４２のひれ４８は、隣接
    区分のひれに対してほぼ垂直である請求項２０に記載の
    熱交換器１０。
  26. 【請求項２６】 ４つの熱交換区分４２が空気の流路を
    ４つの象限に分割する請求項２０に記載の熱交換器１
    ０。
  27. 【請求項２７】 上記山部４４は、両端を有し、そして
    その両端の中間でそこから離間された欠切部５４を含む
    請求項２１に記載の熱交換器１０。
  28. 【請求項２８】 上記ヒートシンクは、熱伝導性のエポ
    キシで上記導電性ベースプレートに取り付けられる請求
    項２０に記載の熱交換器１０。
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